DE60120616T2 - Method and device for laser cutting with a dual-liquid double-focus cutting head - Google Patents

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Abstract

Method and plant for cutting or welding by a laser beam with dual-flow and double-focus cutting head. The plant includes a laser generator to generate at least one main laser beam (10), a first optical element (1) enabling the main laser beam (10) to be divided into at least two subsidiary laser beams (11, 12), a first outlet nozzle (4) through which one (11) of the subsidiary laser beams passes, and a second outlet nozzle (3) through which the other (12) of the subsidiary laser beams passes, the first and second outlet nozzles (4, 3) being approximately coaxial one with the other. In this way, it is possible to focus the central beam (11) onto a focusing point (PF) by a first focusing element (1), such as a lens, and the other beam (12) onto an annular focusing zone (ZAF).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Laserstrahlschneiden unter Einsatz einer einen Laserschneidkopf mit Doppelgasfluss und Laserstrahl-Doppelfokus aufweisenden Laseranlage.The The present invention relates to a method and a system for the Laser cutting using a laser cutting head with double gas flow and laser beam double focus laser system.

In der Industrie wird ein Laserstrahl üblicherweise zum Schneiden oder Schweißen eines Werkstücks bzw. von Werkstücken aus Metall eingesetzt. In diesem Zusammenhang können die Druckschriften DE-A-2713904, DE-A-4034745, JP-A-01048692, JP-A-56122690, WO 97/34730, JP-A-01005692, DE-A-4123716, JP-A-02030389, US-A-4,871,897, JP-A-230389, JP-A-62104693, JP-A-15692, JP-A-15693, JP-A-15694, JP-A-220681, JP-A-220682, JP-A-220683, WO-A-88/01553, DE-A-3619513 und DE-A-3934920 erwähnt werden.In In industry, a laser beam is usually used for cutting or welding a workpiece or of workpieces used in metal. In this connection, the documents DE-A-2713904, DE-A-4034745, JP-A-01048692, JP-A-56122690, WO 97/34730, JP-A-01005692, DE-A-4123716, JP-A-02030389, US-A-4,871,897, JP-A-230389, JP-A-62104693, JP-A-15692, JP-A-15693, JP-A-15694, JP-A-220681, JP-A-220682, JP-A-220683, WO-A-88/01553, DE-A-3619513 and DE-A-3934920 become.

Alternativ zu den existierenden Verfahren gibt die WO-A-98/14302 ein Schneidverfahren für ein Werkstück aus Metall an, bei dem ein durchsichtiges bzw. reflektierendes optisches Mittel, d.h. ein Spiegel bzw. eine Linse, zum Fokussieren eines Laserstrahls auf mehrere voneinander getrennte auf ein und derselben Achse befindliche Fokussierungspunkte mit unterschiedlichen Konvergenzwinkeln zum Einsatz kommt.alternative to the existing methods, WO-A-98/14302 discloses a cutting process for a metal workpiece in which a transparent or reflective optical means, i.e. a mirror or lens for focusing a laser beam several separate on one and the same axis located Focusing points with different convergence angles to Use comes.

Weiterhin ist es bekannt, dass beim Schneiden von Baustählen unter Einsatz von Sauerstoff bzw. eines Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches als Arbeitsgas auf den Schnittflächen Oxyde entstehen, sodass die auf diese Weise geschnittenen Teile im Farbauftrag schlecht haften.Farther it is known that when cutting structural steels using oxygen or an oxygen-containing gas mixture as working gas on the cut surfaces Oxides are formed so that the parts cut in this way Poor adhesion of paint.

Zur Lösung des Problems bieten sich zur Zeit zwei Lösungen an.to solution There are currently two solutions to the problem.

Die erste Lösung besteht darin, die Teile nach jedem Schneidvorgang abzubürsten was jedoch zeitaufwendig und mühsam ist.The first solution is to brush the parts after each cutting what but time consuming and tedious is.

Die zweite Lösung besteht darin, die Teile mit Stickstoff-Hochdruck, typischerweise zwischen 10 und 20 bar, zu schneiden, was aufgrund des hohen Stickstoffverbrauchs, der niedrigen Schneidgeschwindigkeiten und einer Begrenzung hinsichtlich der Schneiddicke sehr kostenaufwendig ist.The second solution is to pressurize the parts with nitrogen, typically between 10 and 20 bar, which is due to the high nitrogen consumption, the low cutting speeds and a limitation on the Cutting thickness is very expensive.

Bei rostfreien Stählen oder beschichtetem Aluminium führt die gewöhnlich an der Oberfläche zu deren Schutz vorhandene Kunststofffolie oft zu Gratbildung oder verhindert den reibungslosen Ablauf des Schneidvorgangs.at stainless steels or coated aluminum leads usually on the surface to protect them existing plastic film often to burr formation or prevents the smooth running of the cutting process.

Dies setzt jedoch entweder die Verwendung einer für das Laserschneiden geeigneten Kunststoffbeschichtung, die jedoch noch selten und kostspielig sind, oder die vorherige Verdampfung, d.h. ein oberflächliches Abbrennen der Kunststoffschicht durch Laser, vor dem eigentlichen Schneiden des Werkstücks voraus, was das Verfahren komplizierter macht und die Produktivität beeinträchtigt.This However, either the use of a suitable for laser cutting Plastic coating, which is still rare and expensive, or the previous evaporation, i. a superficial burning off of the plastic layer by laser, before the actual cutting of the workpiece ahead, which complicates the process and affects productivity.

Aus der US-A-5,231,262 ist weiterhin ein besonderes Laserschneidverfahren zum Schneiden von Platten für Informationsträger in Folienblättern bekannt. Bei diesem Verfahren ist es mit einem Lasergenerator möglich, einen Laserstrahl zu erzeugen, der in zwei Unterstrahlen unterteilt ist, von denen einer zum Markieren des Mittelpunktes der zu schneidenden Platte und der andere zum eigentlichen Schneiden dient.Out US-A-5,231,262 is still a particular laser cutting method for cutting plates for information carrier known in foil sheets. In this method, it is possible with a laser generator, a To generate a laser beam which is divided into two sub-beams, one for marking the center of the to be cut Plate and the other to the actual cutting serves.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich zur Lösung der erwähnten Probleme ein verbessertes Laserschneid- bzw. -schweißverfahren anzugeben, d.h. mit dem es möglich ist, insbesondere Baustähle zu schneiden und dabei die beim Schneiden mit oxidierendem Gas entstehende Oxydschicht auf ein Mindestmaß zu beschränken bzw. zu beseitigen, und mit dem rostfreie, mit einer Kunststofffolie beschichtete Stähle geschnitten werden können ohne dass ein Verdampfen vor dem eigentlichen Schneiden erforderlich wäre.task The present invention is therefore to solve the mentioned problems to provide an improved laser cutting process, i. with which it is possible is, in particular structural steels to cut and thereby the resulting when cutting with oxidizing gas Oxide layer to a minimum restrict or eliminated, and with the stainless, coated with a plastic film steels can be cut without that requires evaporation before the actual cutting would.

Die Erfindung bezieht sich folglich auf eine Laserstrahl-Schneid- bzw. Schweißanlage mit:

  • – mindestens einem Lasergenerator zum Erzeugen mindestens eines Laserhauptstrahls,
  • – einem ersten optischen Mittel zum Teilen des Laserhauptstrahls in mindestens zwei Lasernebenstrahlen,
  • – mindestens einer ersten, von mindestens einem der Lasernebenstrahlen durchquerten Austrittsdüse,
  • – mindestens einer zweiten, von mindestens dem anderen der Nebenlaserstrahlen durchquerten Austrittsdüse,
  • – wobei die erste und die zweite Austrittsdüse annähernd koaxial zueinander verlaufen.
The invention therefore relates to a laser beam cutting or welding system with:
  • At least one laser generator for generating at least one main laser beam,
  • A first optical means for splitting the main laser beam into at least two laser sub-beams,
  • At least one first outlet nozzle traversed by at least one of the laser secondary beams,
  • At least one second outlet nozzle traversed by at least the other of the secondary laser beams,
  • - Wherein the first and the second exit nozzle are approximately coaxial with each other.

Die erfindungsgemäße Anlage kann jeweils eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

  • – der zentrale Strahl durchquert die erste Austrittsdüse und der periphere Strahl durchquert die zweite Austrittsdüse;
  • – das erste optische Mittel und das zweite optische Mittel werden koaxial zueinander geführt;
  • – mit dem ersten optischen Mittel kann der Laserhauptstrahl in einen zentralen Strahl und einen ring- bzw. zylinderförmigen peripheren Strahl geteilt und der zentrale Strahl auf einen Fokussierungspunkt fokussiert werden kann, und mit einem zweiten optischen Mittel kann der periphere Strahl auf einen ringförmigen, vom Fokussierungspunkt getrennten Fokussierungsbereich fokussiert werden;
  • – sie umfasst eine erste Arbeitsgasquelle zum Speisen der ersten Austrittsdüse und/oder eine zweite Arbeitsgasquelle zum Speisen der zweiten Austrittsdüse;
  • – das erste optische Mittel und/oder das zweite optische Mittel sind durchsichtig oder reflektierend, vorzugsweise sind das erste optische Mittel und/oder das zweite optische Mittel als Linsen ausgebildet.
The system according to the invention can each have one or more of the following features:
  • The central jet passes through the first exit nozzle and the peripheral jet passes through the second exit exit;
  • The first optical means and the second optical means are guided coaxially with each other;
  • With the first optical means, the main laser beam can be divided into a central beam and a cylindrical peripheral beam, and the central beam can be focused to a focusing point, and with a second optical means the peripheral beam can be focused to an annular, from the focusing point separate focus area fo to be kissed;
  • It comprises a first working gas source for feeding the first outlet nozzle and / or a second working gas source for feeding the second outlet nozzle;
  • - The first optical means and / or the second optical means are transparent or reflective, preferably, the first optical means and / or the second optical means are formed as lenses.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Schneiden oder Schweißen mindestens eines Werkstücks aus Metall, bei dem;

  • (a) mindestens ein Laserhauptstrahl erzeugt wird
  • (b) der Laserhauptstrahl in mindestens zwei Lasernebenstrahlen geteilt wird,
  • (c) der Strahl mit einem ersten Fokussierungsmittel auf einen Fokussierungspunkt fokussiert wird,
  • (d) der Nebenstrahl auf einen Fokussierungsbereich fokussiert wird,
  • (e) mit den Nebenstrahlen mindestens ein Teil mindestens eines Werkstückes geschnitten oder schmelzgeschweißt wird.
The invention further relates to a method for cutting or welding at least one metal workpiece, in which;
  • (A) at least one laser main beam is generated
  • (b) the laser main beam is divided into at least two laser sub-beams,
  • (c) focusing the beam with a first focusing means onto a focusing point,
  • (d) the secondary beam is focused on a focusing area,
  • (E) with the secondary beams at least a portion of at least one workpiece is cut or fusion-welded.

In Schritt (c) wird einer der Lasernebenstrahlen durch eine erste Austrittsdüse geführt und mit einem ersten Fokussierungsmittel auf einen Fokussierungspunkt fokussiert, und in Schritt (d) wird der andere Lasernebenstrahl durch eine zweite annähernd koaxial zur ersten Austrittsdüse angeordnete Austrittsdüse geführt und auf einen ringförmigen Fokussierungsbereich fokussiert.In Step (c) is guided one of the laser secondary beams through a first exit nozzle and with a first focusing means on a focusing point focussed, and in step (d) the other laser shone through a second approximately coaxial to the first outlet nozzle arranged outlet nozzle guided and on an annular Focusing area focused.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann jeweils eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen;

  • – es umfasst mindestens einen der zusätzlichen Schritte;
  • (f) Speisen der ersten Austrittsdüse und/oder der zweiten Austrittsdüse mit einem oder mehreren Gasen oder Gasgemischen;
  • (g) Durchführen einer Relativbewegung der zu schneidenden oder zu schweißenden Werkstücke im Verhältnis zur ersten Austrittsdüse und/oder zweiten Austrittsdüse;
  • – der Nebenstrahl wird mit einem zweiten Fokussierungsmittel auf den ringförmigen Fokussierungsbereich fokussiert;
  • – in Schritt (b) wird der Laserhauptstrahl mit dem ersten optischen Mittel in einen zentralen, auf den Fokussierungspunkt fokussierenden Strahl und in einen ring- bzw. zylinderförmigen peripheren Strahl geteilt, der zu dem zweiten Fokussierungsmittel geleitet oder geführt wird, mit dem der periphere Strahl in den ringförmigen Fokussierungsbereich fokussiert werden kann;
  • – der zentrale Strahl und der periphere Strahl werden koaxial zueinander geführt oder fokussiert;
  • – der zentrale Strahl wird auf einen nahe der Unterseite des zu schneidenden Werkstücks befindlichen Fokussierungspunkt fokussiert, und der Fokussierungsbereich nahe der Oberseite des Werkstücks wird in der Dicke des Werkstoffs oder außerhalb fokussiert, wobei das verwendete Schneidgas vorzugsweise ein nicht oxydierendes Gas ist;
  • – der zentrale Strahl wird auf einen nahe der Unterseite des zu schneidenden Werkstücks befindlichen Fokussierungspunkt fokussiert und der Fokussierungsbereich nahe der Oberseite des Werkstücks wird in der Dicke des Werkstoffs oder außerhalb davon fokussiert, wobei das verwendete Schneidgas vorzugsweise ein oxydierendes Gas ist;
  • – der ersten Austrittsdüse wird ein oxydierendes Gas und der zweiten Austrittsdüse ein nicht oxydierendes Gas zugeführt und es wird ein Werkstück aus Stahl, Aluminium oder deren Legierungen geschnitten;
  • – der ersten Austrittsdüse wird ein nicht oxydierendes Gas und der zweiten Austrittsdüse ein nicht oxydierendes Gas zugeführt wird, und es wird ein Werkstück aus mit mindestens einer Polymerschicht überzogenem Stahl, vorzugsweise rostfreiem Stahl, geschnitten;
  • – das nicht oxydierende Gas ist Stickstoff bzw. eine vorwiegend Stickstoff enthaltende Gasmischung, und das oxydierende Gas ist Sauerstoff bzw. eine Sauerstoff enthaltende Gasmischung;
  • – zum Verstellen der Fokussierungsposition bzw. der Fokussierungsstelle des Fokussierungspunktes und/oder des Fokussierungsbereiches in der Dicke des zu schneidenden Werkstoffs wird die relative Position von mindestens einem von zwei Fokussierungsmitteln zum anderen eingestellt oder geändert.
The method according to the invention may each have one or more of the following features;
  • - it includes at least one of the additional steps;
  • (f) feeding the first outlet nozzle and / or the second outlet nozzle with one or more gases or gas mixtures;
  • (G) performing a relative movement of the workpieces to be cut or welded in relation to the first outlet nozzle and / or the second outlet nozzle;
  • - The secondary beam is focused with a second focusing means on the annular focusing area;
  • In step (b) the laser main beam is divided by the first optical means into a central beam focusing on the focusing point and into a cylindrical peripheral beam directed or guided to the second focusing means with which the peripheral beam can be focused in the annular focusing area;
  • The central beam and the peripheral beam are coaxially guided or focused;
  • - The central beam is focused on a near the bottom of the workpiece to be cut focus point, and the focusing area near the top of the workpiece is focused in the thickness of the material or outside, wherein the cutting gas used is preferably a non-oxidizing gas;
  • The central beam is focused on a focusing point near the bottom of the workpiece to be cut and the focusing area near the top of the workpiece is focused in the thickness of the material or outside thereof, the cutting gas used preferably being an oxidizing gas;
  • An oxidizing gas is supplied to the first discharge nozzle and a non-oxidizing gas to the second discharge nozzle, and a workpiece made of steel, aluminum or their alloys is cut;
  • A non-oxidizing gas is supplied to the first discharge nozzle and a non-oxidizing gas is supplied to the second discharge nozzle, and a workpiece is cut from steel coated with at least one polymer layer, preferably stainless steel;
  • The non-oxidizing gas is nitrogen or a predominantly nitrogen-containing gas mixture, and the oxidizing gas is oxygen or an oxygen-containing gas mixture;
  • For adjusting the focusing position or the focusing point of the focusing point and / or the focusing region in the thickness of the material to be cut, the relative position of at least one of two focusing means to the other is set or changed.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figur, die den Schneidkopf einer erfindungsgemäßen Laserstrahlschneidanlage zeigt, veranschaulicht.The Invention will be described with reference to the accompanying figure, which shows the cutting head a laser beam cutting system according to the invention shows, illustrated.

Im Einzelnen erkennt man, dass der von einem (nicht dargestellten) CO2- oder Nd:YRG-Lasergenerator erzeugte Laserhauptstrahl 10 in zwei Lasernebenstrahlen 11, 12 geteilt bzw. gespaltet und dabei durch ein erstes optisches Mittel 1, zum Beispiel eine Linse, geführt wird.Specifically, it can be seen that the main laser beam generated by a CO2 or Nd: YRG laser generator (not shown) 10 in two laser radiate beams 11 . 12 split or split and thereby by a first optical means 1 , for example a lens, is guided.

Das erste optische Mittel 1 ist im Schneidkopf 6 angeordnet und ermöglicht eine Teilung des Strahls 10 in zwei Teile bzw. Nebenstrahlen, nämlich einen in zentraler Position befindlichen zentralen Strahl 11 und einen ringförmigen, d.h. zylindrischen, am Rand befindlichen peripheren Strahl 12, wobei die beiden Nebenstrahlen annähernd koaxial zueinander geführt werden.The first optical means 1 is in the cutting head 6 arranged and allows a division of the beam 10 in two parts or secondary beams, namely a centrally located central beam 11 and an annular, ie cylindrical, peripheral edge beam 12 , wherein the two secondary beams are guided approximately coaxially with each other.

Das erste optische Mittel 1 ist vorzugsweise eine Linse, die zum Fokussieren des zentralen Strahls 11 einen zentralen Abschnitt mit einem Krümmungshalbmesser nicht gleich Null über einen Teil seines Durchmessers und zum Erzeugen eines nicht fokussierten, zu einem zweiten optischen Mittel 2 geführten Strahls 12 einen den zentralen Abschnitt umgebenden Randabschnitt mit einem Krümmungshalbmesser gleich Null aufweist.The first optical means 1 is preferably a lens used to focus the central beam 11 a central portion having a radius of curvature not equal to zero over a portion of its diameter and for producing a non-focused to a second optical means 2 guided beam 12 having a peripheral portion surrounding the central portion with a radius of curvature equal to zero.

Eine erste Austrittsdüse 4 bzw. Schneiddüse wird von dem zentralen Strahl 11 durchquert und eine zweite Austrittsdüse 3 bzw. Druckgasdüse wird von dem peripheren Strahl 12 nach dessen Fokussierung durch das zweite optische Mittel 2 durchquert.A first outlet nozzle 4 or cutting nozzle is from the central beam 11 passes through and a second exit nozzle 3 or compressed gas nozzle is from the peripheral jet 12 after being focused by the second optical means 2 crosses.

Die erste Düse 4 befindet sich im Innern des Kopfes 6, während die zweite Düse 3 außen am Kopf 6 und koaxial zur ersten Düse 4 angeordnet ist.The first nozzle 4 is located inside the head 6 while the second nozzle 3 outside the head 6 and coaxial with the first nozzle 4 is arranged.

Das zweite optische Mittel 2 zum Fokussieren des peripheren bzw. ringförmigen Strahls 12 nachdem dieser das erste optische Mittel 1 durchquert hat, besteht hier aus einer Linse, die in ihrer Mitte eine Ausnehmung zur Befestigung und Halterung der Schneiddüse 4 aufweist.The second optical means 2 for focusing the peripheral or annular beam 12 after this the first optical means 1 has passed through, here consists of a lens having in its center a recess for mounting and holding the cutting nozzle 4 having.

Der zentrale Strahl 11 durchquert die erste Düse 4, und der periphere Strahl 12 durchquert die zweite Austrittsdüse 3.The central beam 11 passes through the first nozzle 4 , and the peripheral ray 12 passes through the second exit nozzle 3 ,

Mit dem ersten optischen Mittel 1 kann der zentrale Strahl 11 auf einen Fokussierungspunkt PF fokussiert werden, während mit dem zweiten optischen Mittel 2 der zylindrische periphere Strahl 12 auf einen ringförmigen Fokussierungsbereich ZAF, d.h. auf einen ringförmigen Kranz, fokussiert werden kann, wobei der ringförmige Fokussierungsbereich ZAF vom Fokussierungspunkt PF getrennt ist.With the first optical means 1 can the central beam 11 be focused on a focusing point PF, while with the second optical means 2 the cylindrical peripheral beam 12 can be focused on an annular focusing area ZAF, ie on an annular rim, wherein the annular focusing area ZAF is separated from the focusing point PF.

Der erzielte Fokussierungspunkt PF befindet sich in der Nähe der Unter- oder Oberseite des zu schneidenden Werkstücks und zwar je nach Art des verwendeten Schneidgases. Wird zum Beispiel Sauerstoff als Gas eingesetzt, wird der Fokussierungspunkt vorzugsweise in Richtung Werkstückoberteil fokussiert. Wird dagegen Stickstoff als Gas eingesetzt, wird der Fokussierungspunkt vorzugsweise in Richtung Werkstückunterteil fokussiert.Of the focussing point PF is close to the or top of the workpiece to be cut, depending on the type of used Cutting gas. For example, if oxygen is used as a gas, is the focusing point is preferably focused in the direction of the workpiece top part. On the other hand, if nitrogen is used as the gas, the focus point becomes preferably in the direction of the workpiece base focused.

Der ringförmige Fokussierungsbereich ZAF befindet sich seinerseits in der Nähe der Oberseite des Werkstücks in der Werkstoffdicke oder außerhalb davon.Of the annular Focusing area ZAF is in turn near the top of the workpiece in the material thickness or outside from that.

Der ringförmige Fokussierungsbereich ZAF befindet sich also jeweils auf einer Ebene, die über der durch den Fokussierungspunkt PF führenden Ebene liegt und parallel zur Ebene der Oberfläche des zu schneidenden Werkstücks verläuft, bei einer Platte mit parallelen Seiten zum Beispiel, auf einer Ebene, die unter der durch den Fokussierungspunkt PF führenden Ebene verläuft oder auf der gleichen Ebene liegt wie der Fokussierungspunkt PF; im letzten Fall wird der Fokussierungspunkt PF von dem ringförmigen Fokussierungsbereich ZAF umgeben.Of the annular Focusing area ZAF is thus always on one level, the over the through the focusing point PF leading plane and parallel to the surface of the surface to be cut workpiece runs, on a plate with parallel sides, for example, on one level, which passes under the plane passing through the focus point PF or at the same level as the focussing point PF; in the last Case becomes the focus point PF of the annular focus area Surrounded by ZAF.

Zur Unterstützung der Laserstrahlwirkung wird, jeweils von den Quellen A und B kommend, der ersten Düse 4 ein Schneidgas und der zweiten Düse 4 ein Druckgas zugeführt.To assist the laser beam effect, each coming from the sources A and B, the first nozzle 4 a cutting gas and the second nozzle 4 supplied a compressed gas.

Bei einem Werkstück aus Baustahl ist das von der Quelle A kommende Schneidgas zum Beispiel Sauerstoff, während das von der Quelle B kommende Druckgas zum Beispiel Stickstoff ist. Durch diese Vorgehensweise kann die Bildung der Oxydschicht, die sich üblicherweise während des Schneidvorgangs auf den Schnittflächen bildet, unterbunden oder auf ein Mindestmaß beschränkt werden.at a workpiece For example, from mild steel is the cutting gas from source A, for example Oxygen while the pressurized gas coming from the source B is, for example, nitrogen. By doing so, the formation of the oxide layer, the usually while forms the cutting process on the cut surfaces, prevented or be kept to a minimum.

Bei einem mit einer Kunststofffolie überzogenen Werkstück aus rostfreiem Stahl hingegen ist das von der Quelle A kommende Schneidgas und das von der Quelle B kommende Druckgas Stickstoff. In diesem Fall wird durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens die Produktivität des Verfahrens nicht beeinträchtigt.at one covered with a plastic film workpiece stainless steel, on the other hand, is coming from source A. Cutting gas and coming from the source B compressed gas nitrogen. In this case, by using the method according to the invention the productivity of the procedure is not affected.

Zudem ist es durch den ringförmigen Fokussierungsbereich ZAF an der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks möglich, die Kunststofffolie in Echtzeit zu entfernen ohne dass hierfür ein vorheriger Arbeitsgang erforderlich wäre.moreover it is through the annular Focusing ZAF on the surface or near the surface of the workpiece possible, remove the plastic film in real time without a previous one Operation would be required.

Erfindungsgemäß wählt man demnach eine Fokussierung des peripheren Strahls 12 in Richtung Oberseite des zu schneidenden oder zu schweißenden Werkstücks oder knapp darüber, wenn die Oberfläche gebeizt oder eine darauf befindliche Beschichtung, zum Beispiel ein Polymerfilm oder -folie oder eine Zinkschicht, verdampft werden soll.Accordingly, according to the invention, a focusing of the peripheral beam is selected 12 towards the top of the workpiece to be cut or welded, or just above when the surface is pickled or a coating thereon, for example a polymer film or film or a zinc layer, is to be vaporized.

Ist hingegen an den Rändern der Schnittfugen ein oxydfreier Schnitt erwünscht, wählt man eine Fokussierung des peripheren Strahls 12 in Richtung Unterseite des zu schneidenden Werkstücks oder in der Dicke des Werkstücks.If, on the other hand, an oxide-free cut is desired at the edges of the kerfs, one chooses to focus the peripheral beam 12 towards the bottom of the workpiece to be cut or in the thickness of the workpiece.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Schneiden oder Schweißen von Platten, Blechen und Rohren, insbesondere von Werkstücken mit einer Dicke von 1 mm bis 20 mm oder mehr je nach zu bearbeitendem Werkstoff und/oder Leistung des verwendeten Lasers, eingesetzt werden.The inventive method Can be used for cutting or welding of plates, sheets and tubes, in particular of workpieces with a thickness of 1 mm to 20 mm or more depending on the machinable Material and / or performance of the laser used, are used.

Claims (12)

Laserschneid- oder -schweißanlage mit – mindestens einem Lasergenerator zum Erzeugen mindestens eines Laserhauptstrahls (10), – einem ersten optischen Mittel (1) zum Teilen des Laserhauptstrahls (10) in mindestens zwei Lasernebenstrahlen (11, 12), – mindestens einer ersten, von mindestens einem (11) der Lasernebenstrahlen durchquerten Austrittsdüse (4), – mindestens einer zweiten, von mindestens dem anderen (12) der Nebenlaserstrahlen durchquerten Austrittsdüse (3), – wobei die erste und die zweite Austrittsdüse (4, 3) annähernd koaxial zueinander verlaufen.Laser cutting or welding machine with - at least one laser generator for generating at least one main laser beam ( 10 ), - a first optical means ( 1 ) for sharing the Laser main beam ( 10 ) in at least two laser secondary beams ( 11 . 12 ), - at least a first, at least one ( 11 ) of the laser secondary rays traversed outlet nozzle ( 4 ), - at least one second, at least the other ( 12 ) of the secondary laser beams traversed outlet nozzle ( 3 ), - wherein the first and the second outlet nozzle ( 4 . 3 ) are approximately coaxial with each other. Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserhauptstrahl (10) mit dem ersten optischen Mittel (1) in einen zentralen Strahl (11) und einen kreis- oder zylinderförmigen peripheren Strahl (12) geteilt und der zentrale Strahl (11) auf einen Fokussierungspunkt (PF) fokussiert werden kann und dass mit einem zweiten optischen Mittel (2) der periphere Strahl (12) auf einen vom Fokussierungspunkt (PF) getrennten Fokussierungsbereich (ZAF) fokussiert werden kann.Plant according to claim 1, characterized in that the laser main beam ( 10 ) with the first optical means ( 1 ) into a central beam ( 11 ) and a circular or cylindrical peripheral beam ( 12 ) and the central beam ( 11 ) can be focused on a focusing point (PF) and that with a second optical means ( 2 ) the peripheral beam ( 12 ) can be focused on a focus area (PF) separate focus area (ZAF). Verfahren zum Schneiden oder Schweißen mindestens eines Werkstücks aus Metall, bei dem: (a) mindestens ein Laserhauptstrahl (10) erzeugt wird (b) der Laserhauptstrahl (10) in mindestens zwei Lasernebenstrahlen (11, 12) geteilt wird, (c) der Strahl (11) mit einem ersten Fokussierungsmittel (1) auf einen Fokussierungspunkt (PF) fokussiert wird, (d) der Nebenstrahl (12) auf einen Fokussierungsbereich (ZAF) fokussiert wird, (e) mit den Nebenstrahlen (11, 12) mindestens ein Teil mindestens eines Werkstückes geschnitten oder schmelzgeschweißt wird.A method of cutting or welding at least one metal workpiece, comprising: (a) at least one main laser beam ( 10 ) (b) the main laser beam ( 10 ) in at least two laser secondary beams ( 11 . 12 ), (c) the beam ( 11 ) with a first focusing means ( 1 ) is focused on a focusing point (PF), (d) the secondary beam ( 12 ) is focused on a focusing area (ZAF), (e) with the secondary beams ( 11 . 12 ) at least a part of at least one workpiece is cut or fusion-welded. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: – in Schritt (c) einer der Lasernebenstrahlen durch eine erste Austrittsdüse (4) geführt und der Strahl (11) mit einem ersten Fokussierungsmittel (1) auf einen Fokussierungspunkt fokussiert wird und – in Schritt (d) der andere Lasernebenstrahl (12) durch eine zweite annähernd koaxial zur ersten Austrittsdüse (4) angeordnete Austrittsdüse (3) geführt und der Nebenstrahl (12) auf einen ringförmigen Fokussierungsbereich (ZAF) fokussiert wird.A method according to claim 3, characterized in that: - in step (c) one of the laser secondary beams through a first outlet nozzle ( 4 ) and the beam ( 11 ) with a first focusing means ( 1 ) is focused on a focusing point and - in step (d) the other laser radiant beam ( 12 ) by a second approximately coaxial with the first outlet nozzle ( 4 ) arranged outlet nozzle ( 3 ) and the secondary beam ( 12 ) is focused on an annular focusing area (ZAF). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenstrahl (12) mit einem zweiten Fokussierungsmittel (2) auf den ringförmigen Fokussierungsbereich (ZAF) fokussiert wird.Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that the secondary beam ( 12 ) with a second focusing means ( 2 ) is focused on the annular focusing area (ZAF). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserhauptstrahl (10) in Schritt (b) mit dem ersten optischen Mittel (1) in einen zentralen, auf den Fokussierungspunkt (PF) fokussierenden Strahl (11) und in einen ring- oder zylinderförmigen peripheren Strahl (12) geteilt wird, wobei der Strahl (12) zu dem zweiten Fokussierungsmittel (2) geleitet oder geführt wird, mit dem er in den ringförmigen Fokussierungsbereich (ZAF) fokussiert werden kann.Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that the laser main beam ( 10 ) in step (b) with the first optical means ( 1 ) in a central, focusing on the focusing point (PF) beam ( 11 ) and in a ring or cylindrical peripheral beam ( 12 ), whereby the beam ( 12 ) to the second focusing means ( 2 ) is directed or guided, with which it can be focused in the annular focusing area (ZAF). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Strahl (11) und der periphere Strahl (12) koaxial zueinander geführt oder fokussiert werden.Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that the central beam ( 11 ) and the peripheral beam ( 12 ) are coaxially guided or focused. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Strahl (11) auf einen einen nahe der Unterseite des zu schneidenden Werkstücks befindlichen Fokussierungspunkt (PF) fokussiert wird und der Fokussierungsbereich (ZAF) nahe der Oberseite des Werkstücks in der Dicke des Werkstoffs oder außerhalb fokussiert wird, wobei das verwendete Schneidgas vorzugsweise ein nicht oxydierendes Gas ist.Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the central beam ( 11 ) is focused on a focusing point (PF) located near the bottom of the workpiece to be cut and the focusing area (ZAF) is focused near the top of the workpiece in the thickness of the material or outside, the cutting gas used preferably being a non-oxidizing gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Strahl (11) auf einen nahe der Unterseite des zu schneidenden Werkstücks befindlichen Fokussierungspunkt (PF) fokussiert wird und der Fokussierungsbereich (ZAF) nahe der Oberseite des Werkstücks in der Dicke des Werkstoffs oder außerhalb fokussiert wird, wobei das verwendete Schneidgas vorzugsweise ein oxydierendes Gas ist.Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the central beam ( 11 ) is focused onto a focus point (PF) near the bottom of the workpiece to be cut, and the focusing area (ZAF) is focused near the top of the workpiece in the thickness of the material or outside, the cutting gas used preferably being an oxidizing gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Austrittsdüse (4) ein oxydierendes Gas und der zweiten Austrittsdüse (3) ein nicht oxydierendes Gas zugeführt wird und dass ein Werkstück aus Stahl, Aluminium oder deren Legierungen geschnitten wird.Method according to one of claims 3 to 9, characterized in that the first outlet nozzle ( 4 ) an oxidizing gas and the second outlet nozzle ( 3 ) a non-oxidizing gas is supplied and that a workpiece made of steel, aluminum or their alloys is cut. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Austrittsdüse (4) ein oxydierendes Gas und der zweiten Austrittsdüse (3) ein nicht oxydierendes Gas zugeführt wird und dass ein Werkstück aus mit mindestens einer Polymerschicht überzogenem Stahl, vorzugsweise rostfreiem Stahl, geschnitten wird.Method according to one of claims 3 to 8, characterized in that the first outlet nozzle ( 4 ) an oxidizing gas and the second outlet nozzle ( 3 ) is supplied to a non-oxidizing gas and that a workpiece is cut from at least one polymer layer coated steel, preferably stainless steel. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht oxydierende Gas Stickstoff oder eine vorwiegend Stickstoff enthaltenden Gasmischung ist und das oxydierende Gas Sauerstoff oder eine Sauerstoff enthaltende Gasmischung ist.Method according to one of claims 3 to 11, characterized that the non-oxidizing gas nitrogen or a nitrogen predominantly containing Gas mixture is oxygen and an oxygen and the oxidizing gas containing gas mixture.
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